专利名称：线圈及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种线圈及其制造方法，尤其涉及一种能够在电路基板上构成的线圈及其制造方法。
背景技术：
近年来，光通信的高速化及大容量化加快进行着，且正在积极推进40Gbps的超大容量光通信系统的导入。而且，还盛行针对下一代IOOGbps光通信系统实用化的研究开发。 在这些光通信系统中采用的光收发机或计量设备用高频电路中，作为偏压T用途多使用电感器(线圈)，因此对高频特性优异的线圈的需要越发增大。IOGbps左右的光通信中使用的偏压T中，一直使用小型的表面安装型线圈(例如 I. OmmXO. 5mm左右尺寸的表面安装型)，即使使用这种线圈也未在IOGHz左右为止的高频特性上发现明显的劣化。但是，在40Gbps以上的光通信中使用的高频电路中，要求良好至 40GHz左右的高频特性，因此无法使用如前述的表面安装型线圈。因此，为了在较宽的频带中获得高阻抗，提出有线圈直径连续变化的结构的卷线型线圈(例如参考专利文献I)。该线圈通过逐渐增大线圈直径来由I个线圈构成不同的多个电感器，因此能够在非常宽的频带中良好地发挥作为电感器的功能。但是，这种卷线型线圈存在很难安装于电路基板且操作也并不简单之类的问题。 而且，还存在根据搭载角度的不同而在特性上出现差异等安装时的特性偏差较大之类的问题。因此，还提出有解决这种问题的线圈(例如参考专利文献2)。专利文献2中公开的线圈形成于由多个层构成的基板上，包含安装于该基板的传输线路和生成电感器的传输路图案，并具有通过连接基板的层间的通孔以使传输路图案成为立体锥形结构的电感器的方式进行电性连接的结构。专利文献I :日本专利第4317206号说明书专利文献2 :日本专利公开2008-47711号公报但是，专利文献2中公开的以往的线圈需要在基板上构成通孔，而且若欲在上下方向(层的厚度方向)上改变线圈直径，则基板的层数及通孔的个数增加，因此结构变得复杂。另一方面，若欲将上下方向的线圈直径设为恒定并在横向(与层面平行的方向)上调整线圈直径，则线圈的外形会在横向上变大，在基板内的占有面积增大。由此，用于配置线圈的传输线路长度也会变长，因此产生在使用频带内产生因插入损失的增加、输入输出信号的反射引起的纹波等问题。
发明内容
本发明是为了解决这种以往问题而完成的，其目的在于提供一种结构简单、可在电路基板上构成且高频特性也优异的线圈及其制造方法。为了解决上述课题，本发明的技术方案I的线圈具有如下结构，即具备在基板上相互隔开间隔形成的多个导体图案、电性连接邻接的所述导体图案的一方导体图案的端部和所述一方的导体图案的所述端部的相反侧端部即另一方导体图案的端部的金属线，并以 2个以上的所述导体图案和I根以上的所述金属线形成I个以上的螺旋形状，其特征在于， 具备芯材，配置于以所述螺旋形状包围而成的空间内部的至少一部分中，并且至少遍及预定范围而覆盖所述金属线的外周。根据此结构，无需使用通孔就可以以简单的结构构成宽带的线圈。并且，通过以芯材覆盖金属线的外周部，可以用磁性体替换金属线外周部的非磁性体的一部分，因此能够进一步提闻电感。另外，本发明的技术方案2的线圈具有以如下为特征的结构，即所述导体图案的电感、所述金属线的电感、或者所述导体图案的电感及所述金属线的电感双方阶段性地变化。根据此结构，导体图案的电感、金属线的电感、或者导体图案的电感及金属线的电感双方阶段性地变化，由此能够实现高频特性进一步优异的线圈。另外，本发明的技术方案3的线圈具有以如下为特征的结构，即所述芯材包含装载有磁性体的热固性材料而成。根据此结构，能够在基板上涂布芯材之后简单地固化芯材。另外，本发明的技术方案4的线圈具有以如下为特征的结构，即所述芯材包含具有作为电波吸收材料的特性的磁性体而成。根据此结构，通过覆盖金属线外周的电波吸收材料能够衰减来自IC等的不必要的电波，因此能够抑制IC的反向耦合特性或向不同IC的不必要的耦合。另外，本发明的技术方案5的线圈中，在邻接的所述导体图案的各自之间形成有膜电阻。根据此结构，能够缩小共振频率的影响。另外，本发明的技术方案6的线圈的制造方法具有包含如下阶段的结构在基板上隔开间隔形成多个导体图案的阶段；将金属线的两端部分别接合于邻接的所述导体图案的一方导体图案的端部和所述一方的导体图案的所述端部的相反侧端部即另一方导体图案的端部，以2个以上的所述导体图案和I根以上的所述金属线形成I个以上的螺旋形状的阶段；在以所述螺旋形状包围而成的空间内部的至少一部分中配置液态芯材的阶段；及固化所述液态芯材的阶段。根据该制造方法，无需使用通孔等就可以以简单的结构制造宽带的线圈。另外，以芯材还覆盖金属线的外周部时，可以用磁性体替换金属线外周部的非磁性体的一部分，因此能够进一步提闻电感。另外，本发明的技术方案7的线圈的制造方法具有以如下为特征的结构，即所述导体图案的电感、所述金属线的电感、或者所述导体图案的电感及所述金属线的电感双方阶段性地变化。根据此结构，导体图案的电感、金属线的电感、或者导体图案的电感及金属线的电感双方阶段性地变化，由此能够实现高频特性进一步优异的线圈。另外，本发明的技术方案8的线圈的制造方法具有以如下为特征的结构，即所述芯材包含装载有磁性体的热固性材料而成。
根据此结构，能够在基板上涂布芯材之后简单地固化芯材。另外，本发明的技术方案9的线圈的制造方法具有以如下为特征的结构，即所述芯材包含具有作为电波吸收材料的特性的磁性体而成。根据此结构，通过覆盖金属线外周的电波吸收材料能够衰减来自IC等的不必要的电波，因此能够抑制IC的反向耦合特性或向不同IC的不必要的耦合。另外，本发明的技术方案10的线圈的制造方法具有如下特征的结构，即包含在邻接的所述导体图案的各自之间配置膜电阻的阶段。根据此结构，能够缩小共振频率的影响。本发明提供一种线圈及其制造方法，其首先在电路基板上形成传输线路等图案以及线圈用导体图案，接着在配线引线的工序中通过引线接合使该导体图案相互电性连接， 之后通过涂布或固化芯材，能够轻松地安装在电路基板上。并且，本发明所涉及的线圈通过导体图案的电感、金属线的电感、或者导体图案的电感及金属线的电感双方阶段性地变化，能够实现优异的高频特性。另外，本发明所涉及的线圈通过以芯材覆盖金属线的外周部，可以用磁性体替换金属线外周部的非磁性体的一部分，因此能够进一步提闻电感。
图I是表示本发明所涉及的线圈的概要结构的立体图。图2是表示本发明所涉及的线圈的概要结构的顶视图。图3是表示将膜电阻插入导体图案之间的结构的顶视图。图4是从传输线路侧观察本发明所涉及的线圈的主视图。图5(a)、(b)是表不芯材配置的一例的立体图及主视图。图6(a)、(b)是表示芯材配置的其他例子的立体图及主视图。图7是表示导体图案的其他结构例的顶视图。图8(a)、(b)是表示金属线配线的一例的主视图。图9(a) (C)是表示金属线配线的其他例子的主视图。图10(a)、(b)是表示本发明所涉及的线圈的制造方法的工序图。图11是表示本发明所涉及的线圈的制造方法的工序图。图12是表示使用本发明所涉及的线圈的偏压T电路的结构的示意图。图中1_线圈，11-导体图案，12-金属线，13-芯材，14-膜电阻，20-传输线路， 21-基板，30-偏压T电路，30a、30b、30c-端子，31-电容器。
具体实施例方式以下，利用附图对本发明所涉及的线圈及其制造方法的实施方式进行说明。本实施方式所涉及的线圈I形成于例如具有传输40Gbps以上的光通信用信号的传输线路20的基板21上。图I是表示本实施方式所涉及的线圈I的概要结构的立体图，图2是顶视图。 另外，各附图上的各结构的尺寸比未必一定与实际的尺寸比一致。如图I及图2所示，本实施方式所涉及的线圈I具有如下结构，即具备在基板21上相互隔开间隔形成的多个导体图案11及电性连接邻接的导体图案(11-n)、(11-(η+1)) (η为自然数)的一方导体图案(ll-η)的第I端部na和所述一方导体图案(ll_n)的所述第I 端部na的相反侧端部即另一方导体图案(ll-(n+l))的第2端部(n+l)b的金属线(12_n)， 并以2个以上的导体图案11和I根以上的金属线12形成I个以上的螺旋形状。而且，线圈I具备芯材13，所述芯材配置于以I个以上的螺旋形状包围而成的空间内部的至少一部分中，并且至少遍及预定范围而覆盖金属线12的外周。另外，为了避免附图变得复杂，图2中，对于导体图案11的端部，仅在导体图案 11-2及11-3的端部2a、2b、3a、3b附加符号。例如，金属线12_2电性连接导体图案11_2的第I端部2a和导体图案11-3的第2端部3b。并且，图2中省略了芯材13的图示。另外， 图I及图2中将导体图案(ll-η)的个数图示为10个,但该个数可以不到10个或11个以上。导体图案11-1的一端连接于传输线路20。并且，导体图案11-10的一端连接于未图示的直流信号源等。如图I所示，导体图案11及金属线12的长度随着远离传输线路20 连续增加。另外，图I中改变了导体图案长度和引线配线长度，但可以一并改变导体图案宽度和引线直径。尤其导体图案宽度成为寄生电容的主要原因，因此优选缩小传输线路20侧的图案宽度。另外，就传输线路20和导体图案11-1的连接而言，可利用引线配线而不是利用图案。S卩，线圈I形成为，越是接近传输线路20的部位其电感越小(共振频率较高)，越是远离传输线路20的部位其电感越大(共振频率较低)。金属线12由金、银、铜、招等金属材料构成。金属线12的直径为10 μ m 50 μ m 左右。另外，金属线12的外周可实施由有机系材料等构成的绝缘包覆，若实施包覆则能够更加缩小邻接的金属线的间隔。另外，由于在导体图案11与基板21的GND(基板21的里面部)之间产生寄生电容，因此优选进行基板材料、基板厚度、导体图案宽度等的选定或设计，以便在电感器使用频率范围内得到实用上不成问题的频率特性。在无法加厚基板厚度、无法缩小导体图案宽度等的条件下加宽使用频率范围时，有可能因共振等发生特性劣化。这种情况下，进行将膜电阻14(电阻值5kQ以下)如图3所示那样适当地插入各导体图案11之间来缩小共振频率的影响等处理。另外，通过调整各膜电阻14的电阻值，例如还能够以频率阶段性地改变线圈I的阻抗，并且此时能够实现可校正频率特性的线圈。芯材13利用装载有磁性体的热固性材料(环氧树脂或硅树脂等)即可。材料并不限于热固性材料，并且该磁性体也可以是具备作为电波吸收材料的特性的磁性体。另外，关于芯材13的电性特性，根据所使用的频率范围考虑比磁导率或损失来适当地选择。例如， 在40GHz左右减小损失时，选择比磁导率为2 3左右的材料。以下，示出芯材13的配置例。图I、图5(a)、图6(a)是线圈I的立体图，图4、图 5(b)、图6(b)是从传输线路20侧观察线圈I的主视图。如图I的立体图及图4的主视图所示，芯材13填充由导体图案11和金属线12包围而成的空间内部，并且覆盖金属线12的外周的整个范围。即，芯材13配置成从线圈I的侧方及上方伸出。或者，如图5所示，芯材13配置于由导体图案11和金属线12包围而成的空间内部的下部，并且覆盖线圈I侧方的金属线12的外周的一部分。即，芯材13配置成从线圈I 的侧方伸出。
或者，如图6所示，芯材13配置于由导体图案11和金属线12包围而成的空间内部的中央部，并且覆盖线圈I上方的金属线12的外周的一部分。即，芯材13配置成从线圈 I的上方伸出。图4 图6所示的例子中，金属线12外周的预定范围被芯材13覆盖，因此可以用磁性体替换金属线12外周部的非磁性体的一部分，从而能够进一步提高电感。由此，还能够以更少的卷数得到预定的电感，因此能够以降低直流电阻的目的或提高频率特性的目的使用上述结构。另外，用芯材覆盖金属线12的外周还能够期待防止金属线12断线等的效果O另外，图2中示出导体图案(ll-η)的(传输线路20的长度方向的)长度随着远离传输线路20而阶段性地变长的例子，但也可如图7所示那样将各导体图案(ll-η)的长度设为恒定。此时，金属线(12-n)例如如图8(a)的主视图所示，配线成其长度随着远离传输线路20而阶段性的变长。另外，图8中省略了芯材13的图示。另外，在图2示出的导体图案(ll-η)的长度随着远离传输线路20而变长的例子中，可以如图8(b)的主视图所示，将金属线(12-n)的长度设为恒定。另外，图4 图6、图8中图示了金属线12为曲线状的情况，但金属线12的形状并不限定于此，可以是如图9的主视图所示的台形状等任意形状。其中，图9(a)、(C)为将金属线12配线于图2所示的导体图案11的例子，图9(b)为将金属线12配线于图7所示的导体图案11的例子。以下，利用图10及图11对本实施方式所涉及的线圈I的制造方法进行说明。首先，在传输线路基板制作工序中，如图10(a)所示，在基板21上形成传输线路 20，并且隔开间隔形成多个导体图案(11-n) (η为自然数)。另外，如已叙述，由于在导体图案11与基板21的GND(基板21的里面部)之间产生寄生电容，因此优选进行基板材料、基板厚度、导体图案宽度等的选定或设计，以便在电感器使用频率范围内得到实用上不成问题的频率特性。另外，在传输线路基板制作工序中， 还能够进行将膜电阻14(电阻值5kQ以下)如图3所示那样适当地插入各导体图案11之间来缩小共振频率的影响等处理。另外，还能够调整各膜电阻14的电阻值来以频率阶段性地改变线圈I的阻抗。接着，如图10(b)所示，将金属线(12-n)的两端部分别接合于邻接的导体图案 (11-n)、(ll-(n+l))的一方导体图案的第I端部na和所述一方导体图案的所述第I端部 na的相反侧端部即另一方导体图案(ll-(n+l))的第2端部(n+l)b。由此，以2个以上的导体图案11和I根以上的金属线12形成I个以上的螺旋形状。接着，如图11所示，使液态芯材13流入以I个以上的螺旋形状包围而成的空间内部。由此，将液态芯材13配置于以I个以上的螺旋形状包围而成的空间内部的至少一部分中。另外，也可以至少遍及预定范围用液态芯材13覆盖金属线12的外周。最后，在常温或80°C左右的温度下热固化流入的液态芯材13，完成图I等中示出的线圈I。S卩，上述线圈I的制造方法为如下制造方法，即传输线路基板制作工序中在基板 21上形成传输线路20的图案以及线圈用导体图案11，接着在配线引线的工序中通过引线接合使导体图案11相互电性连接，之后通过涂布或固化芯材13，能够轻松地将线圈I安装在基板21上。如上制造的线圈I能够例如用作公知的偏压T电路用线圈。图12示意地示出其使用例。如图12所示，偏压T电路30在具有传输线路20的基板21上具备有本实施方式所涉及的线圈I、电容器31、端子30a、30b、30c。图12中，端子30a为交流信号输入端子或直流偏压输出端子，端子30b为交流信号输出端子，端子30c为直流偏压输入端子。另外， 欲将直流偏压输出端子设为端子30b侧时，将电容器31配置于端子30a侧即可。作为偏压T电路，仅以线圈I而电感不充分时，设为将具有更大电感的线圈插入线圈I与直流偏压输入端子30c之间的结构即可。如上说明，本发明所涉及的线圈及其制造方法，无需使用通孔即可用在传输线路用电路基板上形成的导体图案及配线导体图案的金属线形成空心形状的线圈，而且还能够轻松地使电感阶段性地变化。并且，通过利用液态芯材，能够轻松地将芯材填充于由导体图案和金属线包围的空间内部。而且，由于金属线的外周的预定范围被芯材覆盖，因此还有增加电感器或防止金属线断线的效果。即，本发明实现了结构简单、能够在电路基板上构成且高频特性也优异的线圈及其制造方法。产业上的可利用性本发明所涉及的线圈及其制造方法作为能够在电路基板上构成的线圈而有用。
权利要求
1.一种线圈，其具备在基板(21)上相互隔开间隔形成的多个导体图案(11)及电性连接邻接的所述导体图案的一方导体图案的端部和所述一方的导体图案的所述端部的相反侧端部即另一方导体图案的端部的金属线(12)，并以2个以上的所述导体图案和I根以上的所述金属线形成I个以上的螺旋形状，其特征在于，具备芯材(13)，配置于以所述螺旋形状包围而成的空间内部的至少一部分中，并且至少遍及预定范围而覆盖所述金属线的外周。
2.如权利要求I所述的线圈，其特征在于，所述导体图案的电感、所述金属线的电感、或者所述导体图案的电感及所述金属线的电感双方阶段性地变化。
3.如权利要求I或2所述的线圈，其特征在于，所述芯材包含装载有磁性体的热固性材料而成。
4.如权利要求I或2所述的线圈，其特征在于，所述芯材包含具有作为电波吸收材料的特性的磁性体而成。
5.如权利要求I或2所述的线圈，其特征在于，在邻接的所述导体图案的各自之间形成有膜电阻(14)。
6.一种线圈的制造方法，其包含如下阶段在基板(21)上隔开间隔形成多个导体图案(11)的阶段；将金属线(12-n)的两端部分别接合于邻接的所述导体图案(11-n)、(ll_(n+l))的一方导体图案的端部和所述一方的导体图案的所述端部的相反侧端部即另一方导体图案的端部，其中η为自然数，并以2个以上的所述导体图案和I根以上的所述金属线形成I个以上的螺旋形状的阶段；在以所述螺旋形状包围而成的空间内部的至少一部分配置液态芯材(13)的阶段；及固化所述液态芯材的阶段。
7.如权利要求6所述的线圈的制造方法，其特征在于，所述导体图案的电感、所述金属线的电感、或者所述导体图案的电感及所述金属线的电感双方阶段性地变化。
8.如权利要求6或7所述的线圈的制造方法，其特征在于，所述芯材包含装载有磁性体的热固性材料而成。
9.如权利要求6或7所述的线圈的制造方法，其特征在于，所述芯材包含具有作为电波吸收材料的特性的磁性体而成。
10.如权利要求6或7所述的线圈的制造方法，其特征在于，包含在邻接的所述导体图案的各自之间配置膜电阻(14)的阶段。
全文摘要
本发明提供一种结构简单且高频特性优异的线圈及其制造方法。本发明的线圈，其具备在基板(21)上相互隔开间隔形成的多个导体图案(11)及电性连接邻接的导体图案的一方导体图案的端部和所述一方的导体图案的所述端部的相反侧端部即另一方导体图案的端部的金属线(12)，并以2个以上的导体图案(11)和1根以上的金属线(12)形成1个以上的螺旋形状，该线圈的特征在于，具备芯材(13)，配置于以1个以上的螺旋形状包围而成的空间内部的至少一部分中，并且至少遍及预定范围而覆盖金属线(12)的外周。
文档编号H01F41/04GK102610377SQ20121001554
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月18日 优先权日2011年1月21日
发明者斋藤诚 申请人:安立股份有限公司